L'invention se rapporte au domaine du traitement des eaux usées et a pourThe invention relates to the field of wastewater treatment and has the following
objet un procédé de fabrication d'une substance utilisée dans le cadre de l'épuration d'un effluent, pour éliminer, en particulier, les produits chimiques tels que notamment les métaux lourds, les détergents, les hydrocarbures, les pesticides qui y sont contenus. Il existe à l'heure actuelle en France de nombreuses stations de traitement des eaux usées dont le rôle est de réduire la pollution, en nettoyant les eaux usées domestiques et industrielles de façon à rejeter dans les rivières des eaux traitées, compatibles avec la qualité souhaitée pour le milieu en fonction de ses usages. Ces traitements conduisent parallèlement à la production de boues utilisées, le cas échéant, comme amendements organiques et substances fertilisantes en agriculture. L'on connaît à l'heure actuelle différentes technologies de traitement des eaux usées, sélectionnées et mises en oeuvre en fonction de la nature des polluants contenus dans l'effluent. Ainsi, les procédés de type biologique sont plus particulièrement adaptés au traitement des effluents chargés en matières organiques, tandis que les procédés de type physico-chimique sont davantage conçus pour traiter des effluents chargés en produits chimiques dangereux, notamment en métaux lourds. a process for the manufacture of a substance used in the treatment of an effluent, to eliminate, in particular, chemicals such as heavy metals, detergents, hydrocarbons, pesticides contained therein . There are currently many wastewater treatment plants in France whose role is to reduce pollution by cleaning domestic and industrial wastewater so that treated water can flow into the rivers, compatible with the desired quality. for the environment according to its uses. These treatments lead in parallel to the production of sludge used, if necessary, as organic amendments and fertilizing substances in agriculture. At present, various wastewater treatment technologies are known that are selected and implemented depending on the nature of the pollutants contained in the effluent. Thus, the biological type of processes are more particularly adapted to the treatment of effluents loaded with organic matter, while the physico-chemical type processes are more designed to treat effluents loaded with dangerous chemicals, especially heavy metals.
Afin d'éliminer ces derniers, l'on connaît aujourd'hui classiquement différentes technologies mettant en œuvre des principes généraux tels que la coagulation, l'osmose inverse, l'utilisation de résines échangeuses d'ions, de filtres à sable ou de filtres à charbon actif notamment, dont l'efficacité varie en fonction du type de métal contenu dans l'effluent. En effet, des études ont montré que les filtres à sable ne sont par exemple d'aucune utilité pour traiter des eaux chargées de chrome ou de cobalt tandis qu'ils conviennent parfaitement pour éliminer le mercure, le plomb ou le cuivre. In order to eliminate these, we now know classically different technologies implementing general principles such as coagulation, reverse osmosis, the use of ion exchange resins, sand filters or filters activated carbon in particular, the effectiveness of which varies depending on the type of metal contained in the effluent. Indeed, studies have shown that sand filters are, for example, of no use in treating chromium or cobalt-laden waters, while they are ideal for removing mercury, lead, or copper.
De même, les résines échangeuses d'ions se révèlent très actives pour éliminer le plomb, le chrome ou le cadmium, mais moins efficaces en cas de présence de mercure, d'argent, ou de cuivre. Améliorer les technologies existantes et en développer de nouvelles représente par conséquent constamment un axe de travail prioritaire pour de nombreuses équipes de chercheurs spécialisés dans ce domaine. Une équipe française a ainsi récemment mis au point un nouveau filtre, à base de feldspath activé thermiquement, capable de fixer les métaux toxiques tels que l'arsenic, le cadmium, le chrome, le nickel, le plomb, le zinc. Le feldspath est un minerai naturel à faible coût d'exploitation pouvant être régénéré après saturation dans certaines conditions ou vitrifié à très haute température. Des essais visant à réduire la teneur en cuivre d'un effluent industriel ont déjà été conduits avec succès sur un pilote industriel. C'est dans le même esprit de recherche de nouvelles techniques que la présente invention propose un procédé de fabrication d'une substance colloïdale soluble dans l'eau, dotée d'un excellent pouvoir d'absorption par chélation ou effets complexants non seulement vis-à-vis de tous les métaux mais également avantageusement vis à vis d'autres produits chimiques, tels que notamment les détergents, les hydrocarbures, ou les pesticides. Ce procédé de fabrication se caractérise en ce que : - l'on broie du lignite ou de la leonardite jusqu'à l'obtention d'une poudre, - l'on place la poudre de lignite ou de leonardite, en milieu alcalin, au contact de micro-organismes, - l'on soumet la poudre de lignite ou de leonardite à l'action desdits micro-organismes pendant une durée appropriée, - l'on élimine régulièrement du mélange le gaz carbonique issu de l'action des micro-organismes sur le lignite ou le leonardite, - l'on soumet la substance obtenue à un émottage. 35 Des essais ont d'ores et déjà pu mettre en évidence que la poudre obtenue, particulièrement active et peu coûteuse, convient parfaitement pour épurer des effluents chargés en matières chimiques, indépendamment de tout autre traitement antérieur. Par ailleurs, elle est également avantageusement adaptée pour effectuer des lavages de finition, et éliminer toute trace résiduelle d'éléments polluants dans des eaux préalablement traitées par le biais d'autres méthodes. Selon un mode préférentiel de mise en œuvre du présent procédé, l'on utilise en tant que micro-organismes des bactéries de type notamment actinomycètes du genre streptomyces ou nocardia. La présente invention concerne également les caractéristiques qui ressortiront au cours de la description qui va suivre, et qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons possibles. Similarly, ion exchange resins are very active in removing lead, chromium or cadmium, but less effective in the presence of mercury, silver, or copper. Improving existing technologies and developing new ones is therefore a constant priority for many teams of researchers specializing in this field. A French team has recently developed a new filter, based on thermally activated feldspar, capable of fixing toxic metals such as arsenic, cadmium, chromium, nickel, lead, zinc. Feldspar is a low-cost natural ore that can be regenerated after saturation under certain conditions or vitrified at very high temperatures. Tests to reduce the copper content of an industrial effluent have already been successfully conducted on an industrial pilot. It is in the same spirit of research of new techniques that the present invention proposes a method of manufacturing a water-soluble colloidal substance, having an excellent absorption by chelation or complexing effects not only vis-à-vis with respect to all metals but also advantageously with respect to other chemicals, such as in particular detergents, hydrocarbons, or pesticides. This manufacturing process is characterized in that: lignite or leonardite is milled until a powder is obtained, the lignite or leonardite powder is placed in an alkaline medium at room temperature; contact of microorganisms, - the lignite powder or leonardite is subjected to the action of said microorganisms for a suitable duration, - the carbon dioxide gas resulting from the action of microorganisms is regularly removed from the mixture. organisms on lignite or leonardite, - the substance obtained is subjected to a crackling. Tests have already been able to show that the powder obtained, which is particularly active and inexpensive, is perfectly suitable for purifying effluents loaded with chemical substances, independently of any other prior treatment. Furthermore, it is also advantageously adapted to carry out finishing washings, and eliminate any residual trace of pollutants in water previously treated by other methods. According to a preferred embodiment of the present process, microorganisms are used as bacteria of the type including actinomycetes of the genus Streptomyces or nocardia. The present invention also relates to the features which will emerge in the course of the description which follows, and which should be considered in isolation or in all their possible combinations.
Cette description se rapportant à des exemples de réalisation, donnés à titre indicatif et non limitatif, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée, en référence aux dessins joints en annexe et dans lesquels : - la figure 1 consiste en une photographie d'une matière première envisageable, à savoir du lignite, broyé en vue de la mise en œuvre du procédé, de sorte à présenter des particules dont le diamètre varie de 0,5 à 5 millimètres, - la figure 2 consiste en une photographie de ce même lignite, tel qu'il se présente avant la phase d'émottage 25 effectuée à la fin du présent procédé, - la figure 3 représente une photographie de la substance obtenue au terme de la mise en œuvre du présent procédé, - la figure 4 représente une photographie de ladite substance versée dans un liquide. 30 L'invention concerne le domaine du traitement des eaux usées et se rapporte à un procédé de fabrication, à partir de lignite ou de leonardite, d'une substance colloïdale composée de macromolécules solubles dans l'eau et aptes à capter, dans les eaux contaminées, telles que les eaux de lavage industrielles, 35 les métaux lourds, les détergents, les hydrocarbures ou les pesticides, notamment. This description relating to exemplary embodiments, given by way of indication and not limitation, will give a better understanding of how the invention can be realized, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 consists of a photograph of a possible raw material, namely lignite, milled for the implementation of the process, so as to present particles whose diameter varies from 0.5 to 5 millimeters, - Figure 2 consists of a photograph of this same lignite, as it is before the delicating phase carried out at the end of the present process; - FIG. 3 represents a photograph of the substance obtained at the end of the implementation of the present process; FIG. a photograph of said substance poured into a liquid. The invention relates to the field of wastewater treatment and relates to a process for the manufacture, from lignite or leonardite, of a colloidal substance composed of macromolecules soluble in water and able to capture, in water contaminated, such as industrial washings, heavy metals, detergents, hydrocarbons or pesticides, among others.
Selon la caractéristique principale de ce procédé, il est prévu d'obtenir cette substance au terme de plusieurs étapes dans lesquelles successivement : - l'on broie du lignite ou de la leonardite jusqu'à 5 l'obtention d'une poudre, - l'on place la poudre de lignite ou de leonardite , en milieu alcalin, au contact de micro-organismes, - l'on soumet la poudre de lignite ou de leonardite à l'action desdits micro-organismes pendant une durée appropriée, 10 - l'on élimine périodiquement du mélange le gaz carbonique issu de l'action des micro-organismes sur le lignite ou la leonardite, - l'on soumet la substance obtenue à un émottage. Ce procédé repose en fait sur la capacité biochimique des 15 microorganismes employés, par exemple des bactéries notamment de type actinomycètes, du genre streptomyces ou nocardia, se développant bien en milieu alcalin, de modifier les structures carbonées et la composition des substances organiques contenues dans le lignite ou la leonardite. 20 Selon une forme de mise en oeuvre préférentielle du présent procédé, l'on utilise par ailleurs, en tant que milieu alcalin, une solution constituée d'urée, de potasse et/ou de soude et d'eau. Ainsi, après avoir broyé le lignite ou la leonardite 25 jusqu'à l'obtention d'une poudre telle que celle photographiée sur la figure 1, dont les particules présentent un diamètre majoritairement 0,5 à 5 millimètres, la mise en oeuvre du présent procédé prévoit plus précisément de transférer cette poudre dans un malaxeur dans lequel l'on introduit successivement de l'urée, 30 sous forme de perlurée ou de liquide, de la potasse et/ou de la soude, de l'eau, et les micro-organismes. En fait, il est tout à fait envisageable d'employer de la potasse et/ou de la soude sous forme de lessive à 30 % ou 50%, en ajustant le volume d'eau de manière adéquate. 35 Ainsi, l'on peut par exemple employer des lessives de potasse et/ou de soude à 30% en diminuant l'adjonction d'eau, ou de la soude et potasse caustique en granulés, en augmentant la quantité d'eau. D'autre part, lorsque le site de fabrication en permet le stockage, l'urée peut être avantageusement remplacée par de 5 l'ammoniaque anhydre. Dans le cas où l'eau épurée n'est pas envoyée sur les cultures, la potasse peut, en outre, être éliminée au profit de la soude, ce qui permet avantageusement de réduire le prix de revient de la substance fabriquée. 10 Par ailleurs, la quantité d'eau ajoutée dans le mélange est à ajuster non seulement en fonction du type de réactifs et du degré d'humidité initial du lignite ou de la leonardite, mais également en fonction de l'aspect visuel et de la consistance de ce mélange. 15 En fait, ce dernier doit de préférence être légèrement collant au toucher, former une boule dans la main, et contenir des microbilles dont les dimensions de la majeure partie varient de 0,5 à 5 millimètres de diamètre. Ce mélange est ensuite, de préférence, réparti en 20 différents tas, de manière à permettre aux micro-organismes d'agir de manière optimale sur le lignite ou la leonardite pendant une phase de maturation d'au moins six mois, au cours de laquelle la matière première est recouverte de tâches blanches, visibles sur la figure 2, caractéristiques des colonies 25 d'actinomycètes s'y développant. La répartition en différents tas permet avantageusement d'effectuer aisément, au travers d'une aération, 1' élimination du gaz carbonique produit au cours de cette phase de maturation. En effet, le gaz carbonique dégagé aurait pour effet de freiner 30 ou même d'arrêter l'évolution normale du mélange vers la substance finale attendue. Cette aération est par conséquent réalisée préférentiellement au moins une fois par mois. Au terme de cette maturation d'environ six mois, suivant la taille des tas initiaux, la substance obtenue est constituée 35 d'un mélange de poudre et de mottes de différentes tailles. Elle est alors encore affinée par émottage, de manière à retrouver la structure de microbilles de dimensions majoritairement comprises de 0,5 à 5 millimètres. Finalement, la mise en œuvre du procédé selon l'invention permet de fabriquer avantageusement une substance destinée au traitement d'un effluent se présentant sous la forme d'une poudre, telle que celle visible sur la figure 3, soluble dans l'eau à 95% de sa matière sèche, sous forme de substances colloïdales qui floculent et précipitent en milieu acide ou en présence de calcium. According to the main characteristic of this process, it is intended to obtain this substance after several steps in which successively: lignite or leonardite is ground until a powder is obtained; The lignite or leonardite powder is placed in an alkaline medium in contact with microorganisms. The lignite or leonardite powder is subjected to the action of said microorganisms for an appropriate period of time. The carbon dioxide from the action of the microorganisms on the lignite or leonardite is periodically removed from the mixture. The resulting substance is then peeled. This process is based in fact on the biochemical capacity of the microorganisms used, for example bacteria, particularly of the actinomycete type, of the streptomyces or nocardia genus, which develop well in an alkaline medium, to modify the carbon structures and the composition of the organic substances contained in the lignite or leonardite. According to a preferred embodiment of the present process, a solution consisting of urea, potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and water is also used as the alkaline medium. Thus, after grinding the lignite or leonardite 25 to obtain a powder such as that photographed in FIG. 1, the particles of which have a diameter predominantly 0.5 to 5 millimeters, the implementation of the present The method more specifically provides for the transfer of this powder into a kneader in which urea is introduced successively, in the form of pearlurea or liquid, potassium hydroxide and / or sodium hydroxide, water, and the microparticles. -organisms. In fact, it is quite conceivable to use potash and / or soda in the form of 30% or 50% lye by adjusting the volume of water adequately. Thus, it is possible, for example, to use 30% potash and / or sodium hydroxide solutions by reducing the addition of water, or sodium hydroxide and caustic potash to granules, by increasing the quantity of water. On the other hand, when the manufacturing site allows its storage, the urea can be advantageously replaced by anhydrous ammonia. In the case where the purified water is not sent to the crops, the potash can, in addition, be eliminated in favor of soda, which advantageously reduces the cost of the manufactured substance. On the other hand, the amount of water added to the mixture is to be adjusted not only according to the type of reagents and the initial moisture content of the lignite or leonardite, but also according to the visual appearance and the consistency of this mixture. In fact, the latter should preferably be slightly tacky to the touch, form a ball in the hand, and contain microbeads whose dimensions most of vary from 0.5 to 5 millimeters in diameter. This mixture is then preferably distributed in different heaps, so as to allow the microorganisms to act optimally on the lignite or leonardite during a maturation phase of at least six months, during which the raw material is covered with white spots, visible in FIG. 2, characteristic of the growing colonies of actinomycetes. The distribution in different heaps advantageously makes it possible to easily carry out, through aeration, the elimination of the carbon dioxide produced during this ripening phase. Indeed, the carbon dioxide released would have the effect of curbing or even stopping the normal evolution of the mixture towards the final substance expected. This aeration is therefore preferably performed at least once a month. At the end of this maturation of about six months, depending on the size of the initial heaps, the substance obtained consists of a mixture of powder and clumps of different sizes. It is then further refined by delustering, so as to recover the structure of microbeads of dimensions mainly ranging from 0.5 to 5 millimeters. Finally, the implementation of the process according to the invention makes it possible advantageously to manufacture a substance intended for the treatment of an effluent in the form of a powder, such as that visible in FIG. 95% of its dry matter, in the form of colloidal substances that flocculate and precipitate in acidic medium or in the presence of calcium.
A la fin du procédé, la teneur en azote protéique du lignite ou de la leonardite est passée à 0,5% à 4,5% tandis que la teneur en carbone est passée à 45%. Cette poudre est avantageusement prête à l'emploi et peut, comme le montre la figure 4, être dissoute dans un 15 liquide. En fait cette poudre est adaptée pour être dissoute directement dans un effluent neutre, basique ou faiblement acide aux doses allant de 3% à 1o%, tandis que dans le cas d'un effluent fortement acide, elle est de préférence préalablement 20 solubilisée dans de l'eau propre à une concentration de 30% à 40%, avant d'être intégrée à l'effluent acide à épurer aux doses correspondantes de 3% à 10ô du produit en poudre. La substance obtenue par le biais du présent procédé permet avantageusement d'atteindre l'objectif prévu, à savoir de 25 capter les polluants chimiques, en particulier les métaux lourds, les détergents, les pesticides ou les hydrocarbures contenus dans les eaux contaminées telles que les eaux de lavage industrielles. Ainsi, des études ont permis de montrer que l'utilisation 30 de cette substance permet par exemple d'éliminer totalement d'un effluent le chrome hexavalent et d'en baisser très fortement la teneur en chrome trivalent. Il a notamment été possible de nettoyer avec une très grande efficacité des eaux usées industrielles, contaminées par des bains sulfochromiques de 35 nettoyage de pièces en aluminium, contenant 8g/1 de chrome hexavalent et 90g/1 d'acide sulfurique. At the end of the process, the protein nitrogen content of the lignite or leonardite rose to 0.5% to 4.5% while the carbon content rose to 45%. This powder is advantageously ready for use and can, as shown in FIG. 4, be dissolved in a liquid. In fact, this powder is suitable for being dissolved directly in a neutral, basic or weakly acidic effluent at doses ranging from 3% to 10%, whereas in the case of a strongly acidic effluent, it is preferably previously solubilized in water. clean water at a concentration of 30% to 40%, before being integrated into the acid effluent to be purified at the corresponding doses of 3% to 10% of the powdered product. The substance obtained by the present process advantageously achieves the intended purpose of capturing chemical pollutants, particularly heavy metals, detergents, pesticides or hydrocarbons contained in contaminated waters such as industrial wash water. Thus, studies have shown that the use of this substance makes it possible, for example, to completely eliminate an hexavalent chromium from an effluent and to drastically reduce the trivalent chromium content. In particular, it has been possible to very effectively clean industrial wastewater contaminated with sulfochromic aluminum cleaning baths containing 8 g / l of hexavalent chromium and 90 g / l of sulfuric acid.
Des essais en milieu industriel ont également permis de prouver que l'on obtenait des abattements importants des teneurs de nickel, thallium, plomb, chrome, cuivre, zinc, étain, gallium, phosphore contenus dans des eaux contaminées par ces éléments. Par conséquent, le présent procédé permet avantageusement de fabriquer une substance capable de précipiter par floculation, en entraînant un ensemble d'éléments chimiques indésirables dans un effluent, sous forme de boues. Industrial trials have also shown that significant reductions were obtained in the levels of nickel, thallium, lead, chromium, copper, zinc, tin, gallium, phosphorus contained in water contaminated by these elements. Therefore, the present process advantageously makes it possible to manufacture a substance capable of precipitating by flocculation, resulting in a set of undesirable chemical elements in an effluent, in the form of sludge.
Ces dernières peuvent ensuite être séparées de l'effluent par des méthodes classiques, à savoir par décantation, centrifugation ou filtration. Elles sont avantageusement combustibles après séchage. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de forme, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. The latter can then be separated from the effluent by conventional methods, namely by decantation, centrifugation or filtration. They are advantageously combustible after drying. Although the invention has been described with respect to a particular embodiment, it is understood that it is in no way limited and that various modifications of shape, materials and combinations thereof can be made. various elements without departing from the scope and spirit of the invention.